(57)【要約】【課題】トルクを低下させることなくモータ出力軸を高速で回転させることのできる回転型超音波モータを提供する。【解決手段】モータケース２１と、モータケース２１に対して回転可能に設けられたモータ出力軸２２と、モータケース２１に固定された第１のステータ２３と、第１のステータ２３と協働して第１の超音波モータ部２７を構成する第１のロータ２４と、モータ出力軸２２に固定された第２のステータ２５と、第２のステータ２５と協働して第２の超音波モータ部２８を構成する第２のロータ２６とを備えて構成されている。【選択図】図１
2007124744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータケースと、該モータケースに対して回転可能に設けられたモータ出力軸と、前記モータケースに固定された第１のステータと、該第１のステータと協働して第１の超音波モータ部を構成する第１のロータと、前記モータ出力軸に固定された第２のステータと、該第２のステータと協働して第２の超音波モータ部を構成する第２のロータと、を備えたことを特徴とする回転型超音波モータ。
【請求項２】
請求項１記載の回転型超音波モータにおいて、前記第１のロータを前記第１のステータに対して回転自在に支持すると共に前記第２のロータを前記第２のステータに対して回転自在に支持する転がり軸受を、さらに備えたことを特徴とする回転型超音波モータ。
【請求項３】
請求項２記載の回転型超音波モータにおいて、前記モータ出力軸を回転自在に支持する二つの軸受のうち一方の軸受と前記モータ出力軸の一端部に形成されたフランジとの間にコイル状のバネ部材を設けるとともに、前記転がり軸受の内輪を前記モータ出力軸にスキマ嵌めにて嵌合せしめたことを特徴とする回転型超音波モータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の回転型超音波モータにおいて、前記モータ出力軸に放熱部材を設けるとともに、前記放熱部材から放出された熱を受け取る受熱部材を前記モータケースに設けたことを特徴とする回転型超音波モータ。
【請求項５】
前記放熱部材及び前記受熱部材はフィン形状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の回転型超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラや自動車などに用いられる回転型超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラや自動車などに用いられる回転型超音波モータには定在波方式と進行波方式とがあり、後者の回転型超音波モータは、図２に示すような概略構成となっている（例えば特許文献１参照）。図２において、符号１０は回転型超音波モータを示し、この回転型超音波モータ１０は、モータケース１１、モータ出力軸１２、ステータ１３及びロータ１４等を備えている。ここで、モータケース１１は例えば有底円筒状に形成されたモータケース本体１１１と、このモータケース本体１１１の開口部を閉塞する円板状の蓋体１１２とからなり、これらモータケース本体１１１及び蓋体１１２の中央部には、後述する軸受１６の外輪が嵌合する軸受孔１１３が形成されている。
【０００３】
ステータ１３は、モータケース１１内に収容されている。また、ステータ１３はモータケース１１に固定された円環状の振動体１３１と、この振動体１３１を超音波振動させる多数の圧電素子１３２とからなり、各圧電素子１３２には図示しないモータ駆動回路から交流電圧が印加されるようになっている。
ロータ１４は、前述したステータ１３に対向してモータケース１１内に収容されている。また、ロータ１４は円環状に形成された回転部材１４１をモータ出力軸１２に固定して構成されており、モータ出力軸１２の一端部にはフランジ１５が形成されている。
モータ出力軸１２はモータケース１１に設けられた二つの軸受１６により回転自在に支持されており、これら軸受１６の一つと上記フランジ１５との間には、ロータ１４の回転部材１４１をステータ１３の振動体１３１に押し付けるバネ部材として皿バネ１７が設けられている。
【０００４】
このような構成において、ステータ１３の圧電素子１３２に交流電圧を印加してステータ１３の振動体１３１に超音波振動（進行波）を発生させると、振動体１３１に発生した超音波振動によってロータ１４及びモータ出力軸１２が回転する。したがって、上記のように構成される回転型超音波モータでは、
（１）減速機構なしで低速で高トルクが得られる、
（２）応答性が速い、
（３）非駆動時には超音波振動体／回転体間は高トルクで保持される、
（４）非磁性材料で構成できる、
（５）静粛性に優れている
等の利点を有している。
【特許文献１】特開平６−７８５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の超音波モータにあっては、圧電素子１３２に印加される交流電圧の周波数を高くしてロータ１４の周速を高めようとすると、圧電素子１３２に作用する引張り応力が大きくなる。このため、圧電素子１３２が破損したり、ステータ１３とロータ１４との間に摩擦熱が発生したりすることがあるため、モータ出力軸１２を高速で回転させることが困難であった。また、小径化により高速化が可能であるが、トルク低下が避けられず、高トルク化及び高速回転化を両立させることが困難であった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、トルクを低下させることなくモータ出力軸を高速で回転させることのできる回転型超音波モータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係る回転型超音波モータは、モータケースと、該モータケースに対して回転可能に設けられたモータ出力軸と、前記モータケースに固定された第１のステータと、該第１のステータと協働して第１の超音波モータ部を構成する第１のロータと、前記モータ出力軸に固定された第２のステータと、該第２のステータと協働して第２の超音波モータ部を構成する第２のロータと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の回転型超音波モータにおいて、前記第１のロータを前記第１のステータに対して回転自在に支持すると共に前記第２のロータを前記第２のステータに対して回転自在に支持する転がり軸受を、さらに備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の回転型超音波モータにおいて、前記モータ出力軸を回転自在に支持する二つの軸受のうち一方の軸受と前記モータ出力軸の一端部に形成されたフランジとの間にコイル状のバネ部材を設けるとともに、前記転がり軸受の内輪を前記モータ出力軸にスキマ嵌めにて嵌合せしめたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項項記載の回転型超音波モータにおいて、前記モータ出力軸に放熱部材を設けるとともに、前記放熱部材から放出された熱を受け取る受熱部材を前記モータケースに設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４記載の回転型超音波モータにおいて、前記放熱部材及び前記受熱部材がフィン形状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１及び２の発明に係る回転型超音波モータによれば、第１の超音波モータ部と第２の超音波モータ部で発生した回転速度が足し合わされてモータ出力軸の回転数となるため、トルクを低下させることなくモータ出力軸を高速で回転させることができる。
請求項３の発明に係る回転型超音波モータによれば、バネ部材のバネ力によって第１のロータを第１のステータに押し付けることができると共に第２のロータを第２のステータに押し付けることができる。これにより、ロータをステータに押し付ける押圧力の大きさを二つの超音波モータ部で同じにすることができるので、押圧力により影響を受ける最大トルク、保持力及び摺動面寿命等を二つの超音波モータ部で同一の値にすることができる。
【００１０】
請求項４及び５の発明に係る回転型超音波モータによれば、第１の超音波モータ部及び第２の超音波モータ部で発生した摩擦熱を受熱部材からモータケースを介して外部に放熱することができる。これにより、発熱によるモータケース内の温度上昇を防止できるので、モータケース内の温度上昇に起因する寿命の低下や効率の低下等を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る回転型超音波モータの概略構成を示す断面図であり、同図に示されるように、第１の実施形態に係る回転型超音波モータ２０は、モータケース２１、モータ出力軸２２、第１のステータ２３、第１のロータ２４、第２のステータ２５及び第２のロータ２６等を備えている。
【００１２】
モータケース２１は例えば有底円筒状に形成されたモータケース本体２１１と、このモータケース本体２１１の開口部を閉塞する円板状の蓋体２１２とからなり、これらモータケース本体２１１及び蓋体２１２の中央部には、後述する軸受３０の外輪が嵌合する軸受孔２１３が穿設されている。
第１のステータ２３は、モータケース２１内に収容されている。また、第１のステータ２３はモータケース２１に固定された円環状の振動体２３１と、この振動体２３１を超音波振動させる多数の圧電素子２３２とからなり、各圧電素子２３２には図示しないモータ駆動回路から交流電圧が印加されるようになっている。
【００１３】
第１のロータ２４は、前述した第１のステータ２３に対向してモータケース２１内に収容されている。また、第１のロータ２４は円環状に形成されており、第１のステータ２３と協働して第１の超音波モータ部２７を構成している。さらに、第１のロータ２４は転がり軸受２９の外輪に取り付けられ、この転がり軸受２９により第１のステータ２３に対して回転自在に支持されている。
【００１４】
第２のステータ２５は、第１のロータ２４に対向してモータケース２１内に収容されている。また、第２のステータ２５はモータ出力軸２２に固定された円環状の振動体２５１と、この振動体２５１を超音波振動させる多数の圧電素子２５２とからなり、各圧電素子２５２には図示しないモータ駆動回路から交流電圧が印加されるようになっている。
第２のロータ２６は、前述した第２のステータ２５に対向してモータケース２１内に収容されている。また、第２のロータ２６は円環状に形成されており、第２のステータ２５と協働して第２の超音波モータ部２８を構成している。さらに、第２のロータ２６は転がり軸受２９の外輪に取り付けられ、この転がり軸受２９により第２のステータ２５に対して回転自在に支持されている。
【００１５】
転がり軸受２９は内輪２９１を有しており、この内輪２９１はモータ出力軸２２にスキマ嵌めにて外嵌されている。
モータ出力軸２２はモータケース２１に設けられた二つの軸受３０により回転自在に支持されており、この軸受３０の一つとモータ出力軸２２の一端部に形成されたフランジ３１との間には、第１のロータ２４を第１のステータ２３に押し付けると共に第２のステータ２５を第２のロータ２６に押し付けるコイルのバネ部材として皿バネ３２が設けられている。なお、モータ出力軸２２のフランジ３１にはフィン形状に形成された放熱部材３３が取り付けられ、モータケース２１の内面には放熱部材３３から放出された熱を受け取るフィン形状の受熱部材３４が取り付けられている。また、モータ出力軸２２の一端部にはスリップリング３５が設けられている。
【００１６】
このような構成において、ステータ２３，２５の圧電素子２３２，２５２に交流電圧を印加してステータ２３，２５の振動体２３１，２５１に超音波振動を発生させると、ステータ２３，２５の振動体２３１，２５１に発生した超音波振動によってモータ出力軸２２が回転する。このとき、モータ出力軸２２の回転数は第１の超音波モータ部２７で発生した回転速度と第２の超音波モータ部２８で発生した回転速度とを足し合わせた回転数となるので、トルクを低下させることなくモータ出力軸２２を高速で回転させることができる。
【００１７】
また、上述した一実施形態においては、モータ出力軸２２を回転自在に支持する二つの軸受３０のうち一方の軸受３０とモータ出力軸２２の一端部に形成されたフランジ３１との間に皿バネ３２を設けるとともに、ロータ２４，２６をステータ２３，２５に対して回転自在に支持する転がり軸受２９の内輪２９１をモータ出力軸２２にスキマ嵌めにて嵌合せしめたことにより、皿バネ３２のバネ力によって第１のロータ２４を第１のステータ２３に押し付けることができると共に第２のロータ２６を第２のステータ２５に押し付けることができる。これにより、ロータをステータに押し付ける押圧力の大きさを二つの超音波モータ部２７，２８で同じにすることができるので、押圧力により影響を受ける最大トルク、保持力及び摺動面寿命等を二つの超音波モータ部２７，２８で同一の値にすることができる。
【００１８】
また、上述した一実施形態においては、モータ出力軸２２に放熱部材３３を設けるとともに、放熱部材３３から放出された熱を受け取る受熱部材３４をモータケース２１に設けたことにより、第１の超音波モータ部２７及び第２の超音波モータ部２８で発生した摩擦熱を受熱部材３４からモータケース２１を介して外部に放熱することができる。これにより、発熱によるモータケース２１内の温度上昇を防止できるので、モータケース２１内の温度上昇に起因する寿命の低下や効率の低下等を抑制することができる。
【００１９】
なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した一実施形態では軸受３０の一つとフランジ３１との間に設けられるコイル状のバネ部材として皿バネ３２を用いた場合を例示したが、皿バネの代わりに圧縮コイルバネを用いてもよい。また、上述した一実施形態では圧電素子をステータ側に設けた場合を例示したが、圧電素子をロータ側に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る進行波回転型超音波モータの概略構成を示す断面図である。
【図２】従来の進行波回転型超音波モータの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
２１  モータケース
２２  モータ出力軸
２３  第１のステータ
２４  第１のロータ
２５  第２のステータ
２６  第２のロータ
２７  第１の超音波モータ部
２８  第２の超音波モータ部
２９  転がり軸受
２９１  内輪
３０  軸受
３１  フランジ
３２  皿バネ
３３  放熱部材
３４  受熱部材
３５  スリップリング
【図１】
2007124744.tif 000003
【図２】
2007124744.tif 000004